Spôsob výroby kaleného profilového konštrukčného dielu

Je ešte 19 strán.

Pozerať všetko strany alebo stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

Spôsob výroby kaleného profllovćho konštrukčného dielu Popis0001 Vynález sa týka spôsobu výroby kaleného profilového konštrukčného dielu skatodickou ochranou proti korózii ako aj kaleného kovového profilového konštrukčného dielu skatodickou ochranou proti korózii.0002 Nízko legované oceľové plechy, obzvlášť pre výrobu karosérií, nie sú, potom čo boli vyrobené bud vhodnými tvárniacimi krokmi valcovaním za tepla alebo valcovaním za studena,odolné proti korózii. To znamená, že už po relatívne krátkom čase a z dôvodu vlhkosti vzduchu dôjde na povrchu k oxidácii.0003 Je známe, že sa oceľové plechy chránia pred koróziou náležitými vrstvami ochrany proti korózii. Podľa DIN-50900, časti l, je korózia reakciou kovového materiálu so svojím prostredím,ktorá spôsobuje merateľnú zmenu materiálu a môže viesť k ovplyvneniu funkčnosti kovového konštrukčného dielu alebo celého systému. Aby sa zabránilo škodám spôsobeným koróziou, oceľ sa obvykle chráni, aby odolala zaťaženiam koróziou počas požadovanej životnosti. Zabránenie škodám spôsobeným koróziou sa môže uskutočniť ovplyvnenim vlastností reakčných zložiek a/alebo zmenami reakčných podmienok, oddelením kovového materiálu od korozívneho média nanesenými ochrannými vrstvami ako aj elektrochemickými opatreniami.0004 Podľa DIN 50902 je vrstva ochrany proti korózii vrstvou vytvorenou na kove alebo v oblasti kovu v blizkosti povrchu, ktorá pozostáva zjednej alebo viacerých vrstiev. Vrstvy pozostávajúce z viacerých vrstiev sa označujú aj ako systémy ochrany proti korózii.0005 Možné vrstvy ochrany proti korózii sú napríklad organické vrstvy, anorganické vrstvy a kovové povlaky. Zmysel kovových vrstiev ochrany proti korózii spočíva vtom, že sa na oceľový povrch na čo najdlhší možný čas prenesú vlastnosti povlakového materiálu. Výber účinnej kovovej ochrany proti korózii náležite predpokladá znalosť koróznych chemických súvislostí vsystéme oceľ/kovový povlak/agresívne médium.0006 Povlakové kovy môžu byť oproti oceli elektrochemicky ušľachtilé alebo elektrochemicky neušľachtilé. Vprvom prípade chráni povlakový kov oceľ len vytvorením ochranných vrstiev. Hovorí sa o takzvanej bariérovej ochrane. Ako náhle povrch povlakového kovu vykazuje póry alebo bol poškodený, vytvorí sa za prítomnosti vlhkosti lokálny prvok, pri ktorom je neušľachtilý partner, teda chránený kov, napadnutý. K ušľachtilým povlakovýrn kovom patrí cín, nikel a meď. 0007 Neušľachtilé kovy vytvárajú na jednej strane chrániace krycie vrstvy na strane druhej,nakoľko sú oproti oceli neušľachtilé, sú pri netesnostiach vrstvy dodatočne napadnuté. V prípade porušenia takejto povlakovej vrstvy nie je oceľ náležite napadnutá, ale vytvorením lokálnych prvkov najskôr skoroduje neušľachtilý povlakový kov. Hovorí sa o takzvanej galvanickej alebo katodickej ochrane proti korózii. l( neušľachtilým kovom patri napríklad zinok.0008 Kovové ochranné vrstvy sa nanášajú rôznymi postupmi. V závislosti od kovu a postupu je spojenie oceľového povrchu chemickej, fyzikálnej alebo mechanickej povahy a siaha od vytvorenia zliatiny a difúzie až k adhézii a čistému mechanickému spojeniu.0009 Kovové povlaky majú mat podobné technologické a mechanické vlastnosti ako oceľ a sa aj voči mechanickým namáhaniam alebo plastickým formovaniam správať podobne ako oceľ. Povlaky sa tak náležite nemajú pri formovaní poškodiť a ani byť ovplyvnené formovacími postupmi.0010 Pri nanášaní povlakov pokovovania ponorom sa chránený kov ponorí do kvapalnej kovovej taveniny. Pokovovaním ponorom sa na fázovej hranici oceľ - povlakový kov vytvoria náležite Zliatinové vrstvy. Prikladomje tu zinkovaníe ponorom.0011 Pri zinkovaní ponorom sa oceľový pás vedie cez zinkový kúpeľ, pričom má zinkový kúpeľ teplotu asi 450 °C. Ponorom pozinkované výrobky vykazujú vysokú odolnosť proti korózii a dobrú spôsobilosť na zváranie atvarovateľnosť, ich hlavnými oblasťami použitia je stavebný a automobilový priemysel a priemysel vyrábajúci domáce spotrebiče.0012 Okrem toho je známa výroba povlaku zo zliatiny zinku a železa. Za týmto účelom sa výrobky po ponornom zinkovaní pri teplotách nad bodom topenia zinku, najčastejšie medzi 480 °C a 550 °C,podrobia difúznemu žihaniu. Pritom sa zväčšia vrstvy zliatiny zinku aželeza apohltia zinkovú vrstvu, ktorá sa nachádza nad tým. Tento postup sa označuje ako galvannealing. Takto vytvorená zliatina zinku a železa taktiež vykazuje vysokú odolnosť proti korózii, dobrú spôsobilosť na zváranie a tvarovateľnosť. Hlavnými oblasťami použitia sú automobilový priemysel a priemysel výroby domácich spotrebičov. Okrem toho môžu byť ponorným pokovovaním vyrobené aj iné povlaky z hliníka - kremíka, zinku - hliníka a hliníka - zinku.0013 Ďalej je známa výroba elektrolyticky odlúčených kovových povlakov, tzn. elektrolytická, teda odlúčenie kovových povlakov z elektrolytov vykonávané za priechodu prúdu.0014 Elektrolytické nanášanie vrstiev je možné aj pri takých kovoch, na ktoré nieje možné naniesť vrstvy postupom pokovovania ponorom. Obvyklé hrúbky vrstiev pri elektrolytickom nanášaní vrstiev sa nachádzajú najčastejšie medzi 2,5 a 10 m, sú tak vo všeobecnosti menšie ako povlaky zpokovovania ponorom. Niektore kovy, napr. zinok, umožňujú aj povlaky hrubých vrstiev pri elektrolytickom nanášaní vrstiev, Elektrolyticky pozinkované plechy sa prevažne používajú vautomobilovom priemysle, na základe vysokej kvality povrchu sa tieto plechy predovšetkým používajú v oblasti vonkajšieho povrchu. Vykazujú dobrú tvarovateľnosť, spôsobilosť na zváranie a skladovateľnost ako aj dobre Iakovateľné a matné povrchy.0015 Obzvlášť pri výrobe áut pretrváva úsilie o vytvorenie neustále ľahšej surovej karosérie. Toto súvisí na jednej strane stým, že ľahšie vozidlá spotrebovávajú menej paliva, na strane druhej sú vozidlá vybavované stále väčším množstvom dodatočných funkcií a dodatočných agregátov, ktoré so sebou prinášajú zvýšenie hmotnosti, ktorá má byť kompenzovaná ľahšou surovou karosériou.0016 Súčasne však vzrastajú bezpečnostné požiadavky pre vozidlá, pričom je za bezpečnosť osôb vo vozidle a ich ochranu pri nehodách zodpovedná karoséria. Náležite jestvuje požiadavka, aby bola pri nižších hmotnostiach karosérií zvýšená bezpečnosť pri nehodách. Toto sa podarí len tým, že obzvlášť v oblasti kabíny pre pasažierov sa použijú materiály so zvýšenou pevnosťou.0017 Aby sa dosiahla požadovaná pevnosť, je nutné, aby sa použili druhy ocele, ktoré majú zlepšené vlastnosti mechanickej povahy, resp. sa ošetrili použité druhy ocele takým spôsobom, že majú požadované mechanické vlastnosti.0018 Za účelom vytvorenia oceľových plechov so zvýšenou pevnosťou je známe, že sa oceľové konštrukčné diely vjednom kroku tvarujú a súčasne kalia. Tento postup sa nazýva aj kalenie lisovaním, Pritom sa oceľový plech zahreje na teplotu nad austenitizačnou teplotou, obvykle nad 900 °C a následne sa tvaruje v studenom nástroji. Nástroj pritom vytvaruje horúci oceľový plech,ktorý z dôvodu povrchového kontaktu so studenou formou veľmi rýchlo vychladne, takže pri oceli nastanú známe kaliace efekty. Okrem toho je známe, že sa oceľový plech najskôr vytvaruje a následne sa vytvarovaný konštrukčný diel z oceľového plechu V kalibračnom lise vychladí a zakalí. V protiklade kprvému postupu je pritom výhoda, že plech sa tvaruje V chladnom stave atým sú možné komplexnejšie tvary. Pri oboch postupoch plech pri zahriatí povrchovo zoxiduje, takže po vytvarovaní a zakalení musí byť povrch plechu očistený, napríklad pieskovaním. Následne sa plech nareže a prípadne sa doň vyrazia potrebné otvory. Pritom je nevýhoda, že plechy pri mechanickom spracovaní vykazujú veľmi vysokú tvrdosť a spracovanie sa tak stáva náročným a obzvlášť dochádza k vysokému opotrebovaniu nástroja.0019 W 0 03/035922 Al a EP 1439240 Al ozrejmujú postup na výrobu kaleného proŕilového konštrukčnćho dielu z ocele s katodickou ochranou proti korózii, pričom sa galvanizovaný oceľový plech zahreje, následne sa rozhorúči na austenitizačnú teplotu a následne sa vytvaruje lisovaním za horúca. Tavenina Zn vytvárajúca vrstvy môže obsahovať prvky ako 0,08 - 0,4 Al.0020 US 6,564,604 B 2 má za cieľ poskytnúť oceľové plechy, ktoré budú následne podrobene tepelnému ošetreniu, ako aj poskytnúť spôsob výroby dielov kalením lisovaním týchto oceľových plechov s povrchovou úpravou. Pritom sa má napriek zvýšeniu teploty zaistiť, aby sa oceľový plech neoduhličil aaby povrch oceľového plechu pred, počas a po lisovaní za studena alebo tepelnom ošetrení nezoxidovala. Za týmto účelom sa má pred alebo po vyrazení na povrch naniesť legovaná intermetalická zmes, ktorá má poskytnúť ochranu proti korózii a oduhličeniu, a okrem toho dokáže poskytnúť mazaciu funkciu. Tento dokument vjednom uskutočnení navrhuje, aby sa použila bežná,zrejme elektrolyticky nanesená zinková vrstva, pričom sa má táto zinková vrstva soceľovým substrátom pri následnej austenitizácii plechovćho substrátu premeniť na homogénnu vrstvu zliatiny Zn-Fe. Táto homogénna štruktúra vrstvy sa dokladuje na základe mikroskopických snímok. V protiklade k skorším predpokladom má táto vrstva vykazovat mechanickú silu odporu, ktorá ju chráni pred tým, aby sa roztavila. Vpraxi sa však takéto pôsobenie neukazuje, Dodatočne má použitie zinku alebo zinkovej zliatiny poskytnúť katodickú ochranu hrán, keď sú prítomné rezy. Pri tomto uskutočnení je však tá nevýhoda, že s takouto vrstvou - oproti údajom V tomto dokumente ~ sa na hranách nedosahuje takmer žiadna katodická ochrana proti korózii av oblasti plochy plechu, pri porušení vrstvy, sa dosahuje len zlá ochrana proti korózii.0021 V druhom príklade US 6,564,604 B 2 sa uvádza vrstva, ktorá pozostáva z 50 až 55 hliníku a 45 až 50 zinku s príp. menšími množstvarni kremíku. Takáto vrstva sama o sebe nieje nová a je známa pod ochrannou značkou Galvalume®. Uvádza sa, že povlakovć kovy zinok a hliník so železom majú vytvárať homogénnu vrstvu zliatiny zinku, hliníka, železa. Pri tejto vrstve je nevýhodou, že sa tým už nedosiahne dostatočná katodická ochrana proti korózii, pri aplikovaní V postupe kalenia lisovaním však prevažujúca bariérová ochrana, ktorá sa týmto dosiahne,nepostačuje, nakoľko na niektorých miestach nie je možne zabrániť porušeniam povrchu. Záverom je možné povedať, že postup popísaný vtomto dokumente nie je schopný vyriešiť problém, že vo všeobecnosti nie sú vrstvy proti korózii na báze zinku vhodne na ochranu oceľových plechov, ktore majú byť po povrchovej úprave vystavené tepelnćmu spracovaniu a okrem toho sa podrobia ďalšiemu formovaciemu resp. tvárniacemu kroku.0022 Z EP l 013 785 Al je známy spôsob výroby plechového konštrukčného dielu, pričom plech má na povrchu mať hliníkovú vrstvu alebo vrstvu z hliníkovej zliatiny. Plech vybavený takýmito vrstvami má byť podrobený procesu kalenia lisovaním, pričom ako možne zliatiny vrstiev sa uvádzajú zliatina s 9-10 kremíka, 2-3,5 železa, zvyšok hliník s prímesami a druhá zliatina s2-4 železa azvyšok hliník s prímesami. Takéto vrstvy sú samé osebe známe azodpovedajú povrchovej úprave žiarovo pohliníkovaného oceľového plechu. Pri takejto povrchovej úprave je nevýhodou, že sa tak dosiahne len takzvaná bariérová ochrana. V momente, kedy sa takáto bariérová ochranná vrstva poruší alebo pri trhlinách vo vrstve Fe-AI, je základný materiál, v tomto prípade oceľ, napadnutý a skoroduje. Katodické ochranné pôsobenie nie je prítomné.0023 Ďalej je nevýhodně, že aj takáto žiarovo pohliníkovaná vrstvaje pri zahriatí oceľového plechu na austenitizačnú teplotu a následnom kroku kalenia lisovaním chemicky a mechanicky tak veľmi namáhaná, že vyhotovený konštrukčný diel nevykazuje dostatočnú ochrannú vrstvu proti korózii. Vo výsledku je tak možné zaznamenať, že takáto žiarovo pohliníkovaná vrstva nie je dobre vhodná pre kaleníe lisovaním komplexných geometrií, tzn. pre zahriatie oceľového plechu na teplotu, ktorá sa nachádza nad austenitizačnou teplotou.0024 Z DE 102 46 614 A 1 je známy spôsob výroby štrukturálneho konštrukčného dielu spovrchovou úpravou pre vozidlo. Tento postup má riešiť problémy vyššie uvedenej európskej prihlášky patentu 1013 785 A 1. Obzvlášť je dané, že pri ponornom postupe podľa európskej prihlášky patentu l 013 785 A by sa intermetalická fáza vytvorila už pri povrchovej úprave oceli,pričom by táto vrstva zliatiny bola medzi oceľou a vlastnou vrstvou tvrdá a krehká a pri tvarovaní za studena by sa roztrhala. Tak by sa vytvorili mikrotrhliny až do takého stupňa, že by sa vrstva sama uvoľnila od základného materiálu a tým by stratila svoju ochrannú funkciu. DE 102 46 614 A 1 preto navrhuje, aby sa naniesla vrstva z kovu alebo kovovej zliatiny prostredníctvom galvanického postupu povrchovej úpravy v organickom, bezvodnom roztoku, pričom mimoriadne dobre vhodný a preto uprednostňovaný materiál na povrchovú úpravu je hliník alebo hliníková zliatina. Alternatívne by sa hodil aj zinok alebo zinková zliatina. Takýto plech s povrchovou úpravou môže byť následne vopred tvarovaný za studena ajeho tvarovanie môže byt dokončená za tepla. Pri tomto postupe je však nevýhodou, že hliníková vrstva, aj keď bola nanesená elektrolyticky, pri porušení povrchu hotověho konštrukčného dielu už neposkytuje ochranu proti korózii, nakoľko bola prelomená ochranná bariéra. Pri elektrolyticky odlúčenej zinkovej vrstve je nevýhodné, že pri zahriatí pre tvarovanie za tepla zinok z veľkej časti zoxiduje anie je už viac k dispozícii pre katodickú ochranu. Pod ochrannou atmosférou sa zinok odparí.0025 Z DE 101 20 063 C 2 je známy spôsob výroby kovových proñlových konštrukčných dielov pre vozidlá. Pri tomto postupe na výrobu kovových proñlových konštrukčných dielov pre vozidlá sa východiskový materiál pripravený v pásovej forme privedie do jednotky na proñlové valcovanie a pretvaruje sa na valcovaný profil. Po výstupe z jednotky na proñlové valcovanie sa majú minimálne čiastočné oblasti valcovaněho profilu induktivne zahriať na teplotu potrebnú na kalenie a následne sa prudko schladia V chladiacej jednotke. Následne na to sa valcovane profily prirežú na profilové konštrukčné diely. Zvláštna výhoda proñlového valcovania má spočívat vnízkych výrobných nákladoch z dôvodu vysokej rýchlosti spracovania a nízkych nákladov na náradie oproti lisovaciemu náradiu. Na proñlový konštrukčný diel sa použije určitá zušľachtiteľná oceľ. Podľajednej alternatívy tohto postupu sa môžu čiastočné oblasti východiskového materiálu induktivne zahríať na teplotu potrebnú na kalenie aj pre vstupom do jednotky na proñlové valcovanie a pred prirezaním valcového profilu prudko schladiť v chladiacej jednotke. Pri druhej alternative je nevýhodou, že prirezanie sa musí uskutočniť už v zakalenom stave, čo je z dôvodu vysokej tvrdosti materiálu problematické. Ďalej je nevýhodou, že prirezané profilové konštrukčné diely podľa už popísaného stavu techniky musia byť očistené respektíve zbavene okovín apo zbaveni okovín musí byť nanesená kusová ochrana proti korózii, pričom pri takýchto kusových povrchových úpravách proti korózii zvyčajne nevzniká veľmi dobrá katodická ochrana proti korózii.0026 Úlohou je vytvoriť spôsob výroby kaleného proñlového konštrukčného dielu s katodickou ochranou proti korózii, pričom katodická ochrana proti korózii je vytvorená tak, že už východiskový materiál disponuje ochrannou vrstvou, ktorá sa V priebehu ďalšieho spracovanie nezmení negatívnym spôsobom.0027 Úloha je riešená spôsobom podľa význakov nároku l. Výhodné ďalšie uskutočnenia sú vyznačené V závislých nárokoch.0028 Ďalšou úlohou je vytvoriť katodickú ochrannú vrstvu proti korózii pre kaliteľne proñlove konštrukčné diely.0029 Táto úloha je riešená ochrannou vrstvou proti korózii podľa význakov nároku 29. Výhodné ďalšie uskutočnenia sú vyznačené v závislých nárokoch.0030 Ďalšou úlohou je vytvorenie kaleného profllového konštrukčného dielu s katodickou ochranou proti korózii.

MPK / Značky

MPK: B21D 22/04, C21D 1/02, B21J 5/00, C23C 2/02, B21D 22/00, C23C 2/26, C21D 1/673, F16S 1/06

Značky: výroby, dielů, kaleného, profilového, spôsob, konštrukčného

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/27-e18084-sposob-vyroby-kaleneho-profiloveho-konstrukcneho-dielu.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Spôsob výroby kaleného profilového konštrukčného dielu</a>

Podobne patenty